无机阻燃剂-氢氧化铝

氢氧化铝是无机阻燃剂中最主要的一种，就消耗量而言，在所有阻燃剂中稳居首位。由于氢氧化铝低毒，目前全球的耗量约为450kt，占阻燃剂总耗量的约45%，占无机阻燃剂耗量的70%。因其低烟、低腐蚀，且价格低廉。

一、性能

氢氧化铝亦名三水合氧化铝（ATH），分子式为Al(OH)₃或Al₂O₃·3H₂O,Al(OH)₃的相对分子质量为78.00，Al₂O₃·3H₂O的相对分子质量为156.00。水合氧化铝并非真正的水合物，而是一种结晶的氢氧化铝Al(OH)₃，铝和氢氧根之间的键是离子键，且所有的氢氧根基本上是等价的。水合氧化铝(Al₂O₃·nH₂O)的变体很多，作为阻燃剂的ATH，主要是α-三水合氧化铝，常以α-Al(OH)₃表示。氢氧化铝可以是结晶的或无定形的，α-Al(OH)₃属单斜晶系。

二、阻燃机理

ATH的阻燃机理是：

1.分解吸热，并从火焰中吸收辐射能。这种吸热有利于降温，促进脱氢反应和保护炭层；

2.分解放出的水不仅是一个冷却剂，还是一个稀释剂。水蒸气有如一床毯子，将火焰包围；

3.ATH脱水生成的氧化铝层，具有极高的表面积，故能吸附烟和可燃物，使材料燃烧时释放出的CO量降低；

4. ATH可作为电子给予体，终止自由基反应，而生成的是活性较低的无机自由基，后者不能引发自由基反应。锥形量热计测定的以ATH阻燃的EVA电缆护套材料的一些阻燃参数为上述机理提供了一些证据。在通常的测定中，进入高聚物基质的热流量过低，以致不能产生足够量的可燃蒸汽以维持燃烧传播，因而使火焰熄灭。

三、新型氢氧化铝

为了提高被阻燃高聚物的抗冲击强度和韧性，改善模塑产品、挤塑制品和薄膜制品的表面光洁度，所有无机阻燃剂的粒度均宜超细化；而为了改善阻燃高聚物的加工性能、密度和最终使用产品的性能，无机阻燃剂还应符合合理的粒度分布。

细粒径ATH的公称粒径可达到1.0μm或1.5μm，其主要特点是粒度分布范围窄。与中等粒径的同类ATH相比，细粒径ATH可改善注塑和挤塑的加工工艺。例如，对半硬质PVC的毛细管挤塑，采用细粒径ATH配方的物料，挤塑能力可提高40%，如挤塑头压力不变，则螺杆扭矩可降低22%。

对表面改性的ATH，可根据树脂基材的类型（如聚酯和改性丙烯酸酯）和树脂中增强剂的含量而优化其粒度分布。采用这类ATH，即使在高聚物基材中的含量很高时，仍可使物料具有较低的粘度。一种新近供应市场的牌号为Halofree的无卤、低烟、低毒、无腐蚀性及高热稳定性阻燃剂，即是以改性ATH为基的无机阻燃剂。

还有一种牌号为Hydrax的阻燃剂具有极窄的粒度分布范围，而且在分布曲线两端具有极佳的控制，且经过表面处理。市场上还销售一种粒径为(0.2-0.5μm)的超细沉淀ATH，其粒度分布范围控制严格，且硅含量很低。将它用于薄涂层，可提高表面的平滑度。此外这种ATH还能与粒径较大的ATH混合，以提高装填密度和降低粘度。混合料的平均粒径可为8-12μm，可用于制造阻燃装饰板和家具贴面。另一种有前途的ATH新产品是低碱含量的ATH。ATH中的氧化钠杂质增强了高压下的导电性能，使之不能用于阻燃电线、电缆包覆层。但这种新产品中总氧化钠含量仅为正常产品的1/10，它很可能在高压电线、电缆阻燃领域开辟市场。最近，人们还研制了一种经化学键合剂处理的憎水ATH，这种键合剂可使ATH的吸水性大大降低，因而不致发生结块引起的分散和处理方面的问题。

四、用途

Al(OH)₃的用途极其广泛，它不仅用于阻燃，也用于消烟和减少材料燃烧时腐蚀性气体的生成量；不仅可单独使用，也常与其他阻燃剂并用；不仅可用于热固性树脂，也可用于热塑性树脂。目前，ATH常用作填料型阻燃剂，用于阻燃EVA、LDPE、LLDPE电缆（包覆层及绝缘层），也用于阻燃PP和很多热固性高聚物（如不饱和聚酯、环氧树脂等）。